Siliziumwafer sind das Kernmaterial der Photovoltaik-Halbleiterindustrie mit einem komplexen Herstellungsprozess und hohen technischen Anforderungen. Der grundlegende Prozess zur Herstellung von Siliziumwafern ist wie folgt:

1、Rohstoffvorbereitung Der Rohstoff für Siliziumwafer ist hochreines Silizium, meist in Form von polykristallinem oder monokristallinem Silizium. Diese Siliziumblöcke werden typischerweise aus Erzen gewonnen und dann raffiniert und gereinigt, um hochreines polykristallines Silizium herzustellen.

2、Raffinierung von polykristallinem Silizium Zunächst wird Quarzerz desoxidiert und gereinigt, um Verunreinigungen wie Eisen und Aluminium zu entfernen. Anschließend wird durch eine chemische Reaktion das relativ reine Siliziumdioxid (SiO2) in polykristallines Silizium umgewandelt. Die Hauptreaktion ist SiO2 + C → Si + CO. Das erzeugte Kohlenmonoxid (CO) verflüchtigt sich und hinterlässt Siliziumkristalle.

3、Monokristallines Siliziumwachstum Es gibt zwei Hauptmethoden zum Züchten von monokristallinem Silizium: die Czochralski-Methode (CZ) und die Float-Zone-Methode (FZ). Die Czochralski-Methode ist die gängige Technologie, bei der polykristallines Silizium in einen Tiegel gegeben und in einen geschmolzenen Zustand erhitzt wird. Anschließend wird ein Impfkristall mit dem geschmolzenen Silizium in Kontakt gebracht und langsam nach oben gezogen, um monokristallines Silizium zu bilden. Bei der Float-Zone-Methode wird ein polykristalliner Siliziumstab in einer Vakuum- oder Inertgasumgebung mit einem elektrischen Feld erhitzt, was zu einem lokalen Schmelzen führt. Durch Bewegen der Heizzone und langsames Ziehen des Impfkristalls entsteht ein monokristalliner Siliziumstab mit hohem spezifischem Widerstand und hoher Reinheit.

4、Verarbeitung von Siliziumbarren Der gewachsene monokristalline Siliziumblock muss gemahlen werden, um einen Standarddurchmesser zu erreichen, und dann in dünne Wafer geschnitten werden. Die Kanten der geschnittenen Waffeln sind scharf und müssen abgeschrägt werden, um glatte Kanten zu erhalten.

5、Polieren von Siliziumwafern Ziel des Poliervorgangs ist es, die Oberfläche des Siliziumwafers glatter und unbeschädigter zu machen und eine gleichmäßige Dicke sicherzustellen. Dieser Schritt ist entscheidend für die anschließende Chipherstellung.

6、Testen und Verpacken Die polierten Siliziumwafer werden einer Prüfung ihrer elektrischen Eigenschaften unterzogen, beispielsweise einer Widerstandsprüfung. Abhängig von den Anforderungen können die Wafer einem epitaktischen Wachstum unterzogen werden, um epitaktische Siliziumwafer mit spezifischen elektrischen Eigenschaften zu bilden.